露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

摘要

以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景,采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程,并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明:(1)空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主,其他部位岩层主要以剪切破坏为主,西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。(2)东部矿体采用充填法开采,一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。(3)开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。(4)模拟矿体开采过程,可将产生的塑性区划分为3个阶段,有2个突变点:第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。